CN101878389A - 阀促动器系统 - Google Patents

Abstract

一种阀促动器系统和用于操作阀的系统，所述阀包括阀壳体，阀壳体包括至少一个入口和至少一个出口，阀壳体进一步包括阀关闭元件，阀关闭元件机械连接到阀促动器，阀促动器包括至少一个活塞，活塞通过加压流体在壳体中沿至少一个方向移动，阀促动器连接到控制阀，控制阀调节液体介质从压力源到阀促动器的壳体中的第一腔体的流动，其中所述阀是主要用于调节流体食品的流动的卫生阀，所述阀促动器由液体介质激活。

Description

阀促动器系统

技术领域

本发明涉及主要用于打开和关闭阀的阀促动器系统，所述阀包括阀壳体，阀壳体包括至少一个入口和至少一个出口，阀壳体进一步包括阀关闭元件，阀关闭元件机械连接到阀促动器，阀促动器包括至少一个活塞，活塞通过加压流体在壳体中沿至少一个方向移动，阀促动器连接到控制阀，控制阀调节液体介质从压力源到阀促动器的壳体中的第一腔体的流动。

此外，本发明涉及一种操作主要用于流体食品的卫生阀的方法，所述阀至少关闭或打开从入口向出口的流动，所述阀由至少一个促动器操作，所述促动器由加压介质激活。

背景技术

US6,684,897涉及一种全部移动部件安装在紧凑同心结构中的水下促动器和方法。所述水下促动器非常可靠，并且甚至在阀体腔零压力的深度也可以操作。优选的杯形弹簧推杆以伸缩关系设置在液压腔。设置有活塞位置指示器，该指示器连接到液压活塞缸外部，以避免因活塞指示器引起的液压泄漏可能性。手动超控器(override)可以设置有手动超控指示器。手动超控指示器具有比手动超控操作杆短的行程长度，以便减小手动超控器组件的总体长度。驱动杆提供从促动器壳体顶部到液压活塞的可拆卸的连接部，并且快速断开允许驱动杆从阀杆脱开。在优选的实施方式中，上下T形槽连接部用在驱动杆组件中。在优选的实施方式中，两个后座阀可拆卸地固紧到驱动杆，以接合各阀座并在驱动杆周围提供额外密封，防止阀腔体和促动器壳体腔之间发生泄漏。不需要拆卸大张力弹簧来进行维护，并且容易触及所有磨损元件和密封件。改变或更换杆密封料从阀帽顶部进行，以避免脱开阀帽与阀体的连接。预加载螺栓用来调节返回弹簧上的预加载张力。较之现有技术中的水下阀促动器而言，促动器的高度/重量显著减小。

EP0192973A1公开了一种防故障阀促动器，这种促动器包括液压活塞和缸体，用来根据流体或气体供应线路中输送的足够的压力而驱动闸板阀的阀杆和闸板构件进入第一流动控制状态。在足够的控制线路压力失效或发生其他损失之后，涡旋弹簧轴向向外驱动缸体以及杆和闸板，使得所述阀移动到第二流动控制状态。

GB2315114涉及一种阀促动器，所述阀促动器包括液压缸体和安装在壳体上并连接到阀杆的联杆。两条导向联杆设置在固定板和接口板之间，以便导向板可以沿着所述联杆移动。每条联杆都被弹簧包围，所述弹簧一端靠接固定板而另一端抵靠导向板，从而偏压导向板离开固定板。导向板适配成将导向板的运动传递到阀杆，导向板的运动仅在导向板向背离固定板的方向运动时才传递到阀杆。联杆的运动仅在联杆向缸体方向运动的时候才传递到阀杆。

EP0756118涉及一种流体控制系统及其阀组件，通过迅速精确地操作打开和关闭，来精确地控制流体馈送，用于制造半导体、磁性薄膜、生物技术产品以及其他产品。流体控制系统包括主控制线路(L)和多条分支控制线路(L1、L2……)，用于将多种流体(G1、G2……)馈送到耦接到主控制线路的处理设备(C)中；和多个阀组件(V)，所述阀组件包含在分支控制线路(L1、L2……)中，用于切换供应到处理设备(C)中的流体(G1、G2……)。每个阀组件(V)包括具有流体压力促动器(1)的流体驱动阀(V’)；和电磁阀(V”)，所述电磁阀在单一壳体中整体连接到流体驱动阀(V’)而基本上不使用软管，从而将工作流体(A)馈送到流体压力促动器(1)。

EP0136567涉及一种用于管道(1)的座阀(5)，所述管道内侧具有相对于管道轴线倾斜延伸的阀座，与所述座阀相对且同轴的是用于连接座阀(5)的管道连接件(4)。所述座阀(5)包含阀柱塞(6)，其突出端承载阀板(7)，阀板沿着其关闭方向直接抵靠在阀座(3)上，而沿着其打开方向定位成与阀座(3)相对并与其分开。阀壳体(10、11)内的控制腔一方面受到控制活塞(24)的限制，所述控制活塞连接到阀柱塞(6)并且可以受到包含在管道内的介质抵抗回复弹簧力的作用。另一方面，控制开口(14)向阀腔内开放。控制活塞(24)在阀壳体的柱状部分(10)内受到引导。活塞面对控制开口(14)的一侧分成两个区域，即开始区域(28)，在控制开口(14)处于打开位置时，该开始区域与控制开口(14)开放连接，作为比阀板(7)的有效压缩表面略大的表面，而在受到介质作用时，抵抗返回弹簧力将控制活塞(24)从缸盖(13)抬高；和接通区域(29)，在控制开口(14)处于打开位置时，该接通区域与所述控制开口分开，并且在抬高控制活塞(24)之后，类似地受到缸盖(13)的作用。

GB9403879A涉及一种电液压阀促动器，包括弹簧，所述弹簧将阀压入关闭位置。所述阀由液压力打开。所述阀促动器具备压力补偿并且相对于环境密封关闭，两个波纹管用于阀促动器周围，提供气密密封件，并补偿压力。

US4230299涉及一种压力平衡闸板阀机构，其中关闭环路流体交换系统将阀机构的阀促动器杆部区域与压力平衡杆部区域相互连接，并用来适应体积变化，以防止液压锁止作用扩展，否则这种液压锁止作用可能阻止或延缓阀机构的打开和关闭运动。带有金属与金属组合件以及弹性体密封元件的内部背面支座设备在一种闸板位置时，在阀杆和阀帽之间形成密封，而在相对的闸板位置时，在压力平衡杆和阀体机构之间形成密封。阀帽的外螺纹部分可以接收在多个不同促动器系统的内螺纹接收开口中，所述促动器系统包括手动、机械、液压和气压促动器系统。所述促动器系统在使用中和在承受压力的情况下，可以与所述阀现场互换。在主驱动系统因某种原因无法操作的情况下，所述阀机构能够被便携式液压设备所液压激励，将所述阀机构移动到预定位置。

WO2005/098297涉及阀、促动器和控制系统，允许促动器尺寸最小以及控制系统在手动模式下操作，自动防止由于管道压力偶然操作。所述促动器采用来自管道的气体压力来给促动器提供动力。在气体压力不可用时，包含一对手动泵，以允许促动器和阀操作。

发明内容

本发明的目的

本发明的一个目的是利用非压缩介质实现阀促动，用于激活卫生阀。本发明的另一目的是缩减用于卫生阀的促动器的尺寸。

发明内容

如果所述阀是主要用于调节流体食品(乳品、啤酒、葡萄酒和软饮料)、流体化学品或流体药品的流动的卫生阀，则本发明的目的可以利用权利要求1前序部分所述的阀促动器系统来实现，所述阀促动器由液体介质来激活。

通过使用液体介质激活所述促动器，相对于使用加压空气的传统卫生阀促动器而言，促动器的尺寸将大大缩小。常用的阀促动器利用加压空气来操作，并且该阀促动器所具有的促动器直径尺寸延伸阀本身，且促动器具有这样的尺寸使得阀必须布置成隔开一定距离，以便为阀促动器提供足够的空间。采用加压空气的促动器尺寸相对较大的原因是因为在大部分情况下，压力大约为10巴或以下。液体介质可以是常用液压介质，并且在更高的压力下操作。液压系统中的常用压力是200巴，并且甚至可以更高。通过使用所述这种极高的压力，可以在促动器中实现极大的力。对于阀促动器而言，所述压力可以非常低，而所述阀仍然非常有效地促动。使用液体介质还导致如下情形，其中与必须具备引向促动器的压力线路一样，必须具备阀促动器的返回线路。使用压力线路和返回线路导致这样的情形：在压力侧和返回侧可以进行调节。还可以通过阻塞这两条线路以便将所述阀锁止在给定位置，在该位置时，阀锁止地非常牢固，压力波动无法向任何方向移动阀元件。这种效果可以借助相对简单的阀设备来实现，例如在阀处于正确的打开和/关闭位置时，磁性阀关闭。因此，阀元件将总体固定在该位置，并且必须通过所述线路移除液体介质以便移动阀元件。尤其是对于卫生阀而言，非常重要的是在阀操作的工厂中不应该发现任何种类的污染，诸如化学品或细菌。在利用液体介质工作时，可以实现这种效果，因为这种介质不与大气发生接触。如果液体介质偶然与流体食品接触，则液体介质可以保持化学性和中性，并且在关闭循环系统中被消毒，使得细菌永远不会在液体中出现。

在本发明优选实施方式中，液体介质主要包括水。净水是用于液压的优选液体。水相对于大部分其他液体来说基本上不可压缩，并且水是现有液压介质中最便宜的。如果水滴偶然接触液体食品，也不需要销毁这些产品，因为不会造成实际污染。

相对于线性操作关闭元件而言，所述阀促动器可以线性操作。在阀线性操作时，当然优选使用相对于阀设置的线性促动器。一个例子是促动器放置在阀上方，但是促动器也可以放在阀下方。通过采用线性操作，例如可以让连接到腔体之间的操作位置的轴能够直接向阀关闭元件传递力。通过使用尽可能少的机械元件，可以实现最简单可靠的阀。

相反，相对于旋转操作阀关闭元件而言，所述阀促动器可以旋转操作。例如，在需要促动蝶阀的情况下，阀促动器需要旋转操作。在这种情况下，旋转促动器最为有效。利用这种促动器，可以使用各种液压马达。一些液压马达可以与传统齿轮机构一起操作，以操作所述阀。因此，如果不需要快速响应的话，可以使用非常小的旋转液压马达来打开极大的阀。另一种可能性是促动器本身为线性的，但是实际运动从线性运动转换为旋转运动。在加压空气促动的阀中，这是熟知的技术。

优选地，液体介质的压力小于50巴。所述压力必须根据激活阀所需的力进行选择。常用的足够的力通过相对较低的压力来实现。常用加压空气压力两倍的压力例如迅速减小促动器的直径。因此，阀液压系统常用压力在20-30巴范围内。

所述阀促动器可以在腔体加压时打开所述阀，打开所述阀还可以激活用于关闭所述阀的返回弹簧。操作阀的常用方式是让液压力打开所述阀，而与此同时激活返回弹簧。如果由于某种原因，液压系统出现压力下降，则所述阀自动关闭。因此，可以实现非常有效的防故障阀，并且在发生液压线路断裂的大多数不利的情况下，只可能发生阀关闭。通过这种方式还可以实现非常安全的紧急关闭系统。因为水不会导致任何污染，因此通过使用水作为液压介质，可以采用释放阀，并且仅在紧急情况下打开。

在优选实施方式中，所述阀可以相对于用于打开所述阀的第一促动器操作，所述阀可以相对于用于关闭所述阀的第二促动器操作。在本发明的优选实施方式中，所述阀由两个促动器操作。通过用两个促动器操作，一个促动器可以向打开方向施加力，而另一个促动器可以向关闭方向施加力。在阀用于调节、阀关闭元件必须设置在打开和关闭位置之间的某处、且必须进行调节的情况下，这可能是优选的实施方式。

所述阀促动器可以包括第一腔体，用于在加压时关闭所述阀，所述阀促动器可以包括第二腔体，用于在加压时关闭所述阀，移动活塞可以将第一和第二腔体分开。可以让所述阀由促动器操作，该促动器包括两个被活塞分开的工作腔体。这样，液压力可以用于打开和关闭所述阀两者。尤其是在利用两个工作腔体操作时，可以利用其自身的闭合液压系统来操作所述阀。让泵以这样的方式操作，以使得泵将液体从一个腔体移动到另一个腔体，这将导致阀发生运动。如果所述泵停止，则泵可以关闭流动线路，因此将阀阻挡在该位置。因为液体不可压缩，所以阀不可能发生运动。但是，一旦向任意方向激活所述泵，则液体移动，且所述阀从一个位置移动到另一个位置。

所述控制阀可以被电气激活，所述控制阀具有第一位置，此时来往于阀促动器的流动被关闭，所述控制阀具有第二位置，用于对第一腔体加压并且减小阀促动器内第二腔体的压力，所述控制阀具有第三位置，用于对第二腔体加压并减小第一腔体的压力。如果多个阀彼此相对靠近地操作，则可以使用居中的泵来激活所述阀。由于具有压力线路和返回线路，所以可以使用调节液压流动的电磁阀来实施所述阀调节。

优选地，所述控制阀利用脉冲调制来电气激活。操作电磁阀的一种可行的方式是利用脉冲调制。但是，许多其他调制形式也是熟知的，并且也可以采用。

如果介质是液体，且该液体主要包括水，则可以由权利要求11前序部分所述的阀促动器系统来实现另一目的。

很长时间以来，已经熟知水用作液压介质。在开始用油作为液压介质之前，水实际上已经使用了很长时间。使用水压来激活卫生阀非常有效，因为促动器尺寸减小，并且在释放加压空气所产生的空间中，不会形成污染。在来自液压系统的水接触例如流体食品的情况下，对产品的损害有限。但是，如果采用液压油，且液压油接触流体食品，则因为发生污染而必须销毁大量的流体食品。对于生产药品而言，可能需要销毁数天的产品。使用净水解决这一问题，主要是因为添加到产品中的少量的水不会产生不良影响。当然，还存在可能与水接触的化学产品。在这种情况下，必须使用其他液压介质。

优选的是可以以液体形式使用水。在不会发生结霜的所有情况下，即意味着生产区域不会低于零度以下的情况下，使用绝对干净的水是良好的考虑。相对于其他液压介质来说，净水不可压缩，并且净水也是最便宜的液压介质。

在寒冷的地区，液体可以是水和防冻剂的混合物。在温度低于零度的情况下，例如对于户外生产系统，至少在冬季，水可以包括防冻剂。

附图说明

图1示出了阀促动器的第一种可行实施方式；

图2示出了耦接到磁性阀的阀促动器；

图3示出了由马达化的泵操作的阀促动器；

图4示出了连接到阀体的阀促动器；

图5示出了双动阀；

图6示出了图5实施方式的替代实施方式。

具体实施方式

图1示出了连接到阀体4的阀促动器壳体2，阀体4包括入口6和出口8。在阀体4内，示出了阀关闭元件10。所述阀元件连接到轴12，轴12直接连接到活塞14，活塞14可以在促动器壳体2内移动。滑环16抵靠壳体2密封。在活塞14以下，示出了腔体18，在活塞14上方所示的是腔体20。此外，示出了两条线路22和24，这两条线路用来改变腔体18和20内的压力。

在操作过程中，阀促动器能通过阀关闭元件10调节从入口到出口的流动。如果腔体18内的压力升高，则打开阀。如果液压介质可以通过线路24离开所述腔体，则可以向上移动活塞14。如果阀关闭，则压力经过线路24在腔体20内升高。如果通过线路22的流动以这种方式打开，则允许活塞向下移动，且阀关闭。

图2示出了如图1所示的相同阀促动器。促动器壳体2连接到阀体4、入口6和出口8。轴12连接到活塞14，通过改变腔体18和20内的压力，活塞可以在腔体内移动。线路22和24连接到液压阀30。阀30包括阀滑块32，所述阀滑块控制通过阀30的流动。在一种可行的实施方式中，滑块32可以是由磁性线圈34操作的磁性滑块。此外，液压阀30具有压力入口38和存储器连接部36。

在操作过程中，液压阀30调节线路22和24中的流动。如图所示的滑块32允许向腔体20正向流动，而从腔体18反向流动。这样使得活塞14向下移动。如果滑块32移动到中间位置，则不存在流动且阀关闭。这样导致将活塞14阻挡在实际位置。如果活塞相对密封且将腔体18和20分开，则活塞被阻挡在其实际位置。这意味着线路6或8中的任何压力波动无法影响实际阀在阀壳体4内的位置。将滑块32移动到其第三位置，使得线路22内存在正向流动，该流动将增加腔体18内的压力而减小腔体20内的压力。这样将使活塞14向上移动，导致阀打开。滑块32在某些情况下可以被线圈34磁性激活。在这种情况下，滑块可以非常迅速地在不同位置之间移动。依靠滑块32，可以通过模拟方式调节流动，其中在用于流动的位置和用于关闭的位置之间存在模拟调节。通过这种方式，可以有效地调节腔体18和20内的压力。线圈34可以连接到计算机控制的调节器，该调节器可以实现滑块32的非常精确的调节。滑块32的位置可以由指示装置表示，该指示装置可以将信号返回计算机控制器。

图3示出了操作过程中的阀促动器壳体2。所述腔体通过线路22连接到泵，其中所述腔体20通过线路24连接到泵20。所述泵通过旋转轴42连接到马达44。在操作过程中，泵40可以是内齿轮泵形式，这种泵能根据旋转方向沿两个方向移动液体。因此，非常少量的流体通过线路22和24移动，这轻微改变腔体18和20内的压力。实际上，泵40和马达44可以是同一系统的一部分，并且集成到共用壳体中。因此，可以实现促动器系统，这种系统可以作为电连接到马达44的独立系统操作，所述马达可以是任何类型的电动马达。因此，实现了不需要压力线路或返回线路。即使在许多不同的阀非常靠近彼此地操作时，这种方法也非常有效，因为大量的阀同时操作。尤其是在涉及食品或药物生产的卫生阀中，非常重要的是所述阀可以如此操作，而不需要呈线路形式的连接件。只需要电力供应就足够。

图4示出了连接到阀体104的阀促动器102。阀体104包括入口106和出口108。阀体104包括阀关闭元件110。阀关闭元件110由轴112操作，所述轴直接或间接连接到活塞114，所述活塞114可以在促动器壳体102中移动。O形环116抵靠壳体102连接。在活塞114下面示出了腔体118。图中示出流体连接件122将腔体118连接到液压液体。如流体连接件122中的箭头所示，如果连接到如图2所示的控制阀，则可以在两个方向产生流动。在活塞114上方，示出了另一个腔体120。该腔体包括弹簧124。

在如图4所示的阀促动器的操作过程中，弹簧124将迫使阀到达关闭位置。如果将流体压入腔体118中，且腔体118中的压力高于弹簧124的作用力，则阀将打开。然后，活塞114将向上移动，且阀元件110将打开，用于从入口106到出口108的流动。在正常工作条件下，可以通过改变腔体118内的压力来非常精确地调节阀元件110的位置。在紧急情况下，例如电力失效时，控制阀可以设计成自动进入打开位置，这样将降低腔体118内的压力。然后通过将阀元件110压入关闭位置，则弹簧124将自动关闭所述阀。然后，如果腔体118内的压力升高，则所述阀将首先打开。

图5示出了双动阀。图中示出了促动器壳体202，所述促动器壳体连接到阀壳体204。所述阀壳体204具有第一入口206和第一出口208。入口206和出口208之间的流动由阀关闭元件210来控制。阀元件210借助中空轴212连接，所述中空轴进一步连接到活塞214。活塞214可以在促动器壳体212内移动，并且在活塞214下面示出了第一腔体218，在活塞214上面示出了另一腔体220。下部腔体218借助流体连接件222连接，该流体连接件连接到图中未示出的控制阀。腔体220还借助流体连接件224连接到图2所示的控制阀。

另一流体入口236示出位于图中下方，并且在图中238处示出了另一流体出口。阀关闭元件在入口236和出口238之间的流动线路中操作。阀关闭元件240由轴242激活。轴242放置在轴212中。轴242直接或间接连接到活塞244，其中腔体248位于活塞244以下，而腔体250位于活塞244上方。活塞244包括密封O形环246。腔体248借助流体连接件252连接到图2所示的控制阀。

图6示出了图5实施方式的替代实施方式，图6也描绘了双动阀，但是促动器独立地在每一侧的两个不同促动器壳体中操作。

第一促动器302连接到共用阀壳体304。阀壳体304包括第一入口306和第一出口308。阀关闭元件310调节306和308之间的流动。阀元件310直接或间接连接到轴312，从而连接到活塞314。活塞304具有O形环316来紧密抵靠所述阀体302内的壳体。腔体318形成在活塞314下方，而另一个腔体320形成在活塞314上方。下部腔体318借助流体连接件332连接到控制阀(未示出)。此外，腔体320借助流体连接件324连接。

这幅图进一步示出了第二促动器壳体334，所述第二促动器壳体操作关闭元件340，关闭元件340置于第二流体线路的入口336和出口338之间。阀关闭元件340借助轴342连接到活塞344。活塞344包括O形环346。腔体置于活塞上方，并且图中示出了腔体350位于活塞344下方。上部腔体348借助流体连接件352连接到图2所示的控制阀。腔体350连接到流体连接件354。

Claims (14)

1.一种阀促动器系统，主要用于打开、调节和关闭阀，所述阀包括阀壳体，所述阀壳体包括至少一个入口和至少一个出口，所述阀壳体还包括阀调节元件，所述阀调节元件机械连接到阀促动器，所述阀促动器包括至少一个活塞，所述活塞通过加压流体在壳体中向至少一个方向移动，所述阀促动器连接到控制阀，所述控制阀调节液体介质在压力源和所述阀促动器的壳体中的第一腔体之间的流动，其特征在于，所述阀是主要用于调节流体食品或药品的流动的卫生阀，所述阀的至少与食品或药品接触的表面用卫生材料制成，所述卫生材料防止细菌或菌类生长。

2.如权利要求1所述的阀促动器系统，其特征在于，所述阀由卫生材料制成，所述卫生材料包含设计用于防止细菌或菌类生长的材料部分。

3.如权利要求1所述的阀促动器系统，其特征在于，所述液体介质主要包括水。

4.如权利要求2或3所述的阀促动器系统，其特征在于，相对于线性操作阀关闭元件而言，所述阀促动器线性操作。

5.如权利要求2或3所述的阀促动器系统，其特征在于，相对于旋转操作阀关闭元件而言，所述阀促动器旋转操作。

6.如权利要求1至5中任一项所述的阀促动器系统，其特征在于，所述液体介质的压力通常低于50巴。

7.如权利要求1至6中任一项所述的阀促动器系统，其特征在于，当腔体加压时，所述阀促动器打开所述阀，而打开所述阀还激活用于关闭所述阀的返回弹簧。

8.如权利要求1至6中任一项所述的阀促动器系统，其特征在于，所述阀相对于在所述阀中操作第一功能的至少第一促动器操作，所述阀还相对于在所述阀中操作第二功能的至少第二促动器操作。

9.如权利要求1至6中任一项所述的阀促动器系统，其特征在于，所述阀促动器包括在加压时关闭所述阀的第一腔体，所述阀促动器包括在加压时关闭所述阀的第二腔体，可移动活塞将所述第一腔体和所述第二腔体分开。

10.如权利要求1至9中任一项所述的阀促动器系统，其特征在于，所述控制阀被电气激活，所述控制阀具有第一位置，在所述第一位置中来往于所述阀促动器的流动被关闭，所述控制阀具有第二位置，用于对所述第一腔体加压并且减小所述阀促动器内的所述第二腔体中的压力，所述控制阀具有第三位置，用于对所述第二腔体加压并减小所述第一腔体中的压力。

11.如权利要求1109中任一项所述的阀促动器系统，其特征在于，所述控制阀通过脉冲调制被电气激活。

12.一种用于操作卫生的阀的方法，所述阀主要用于药品或食品，所述阀至少关闭或打开从入口向出口的流动，所述阀由至少一个促动器操作，所述促动器由加压介质激活，其特征在于，用于激活所述阀促动器的介质是液体，所述液体主要包括水。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述液体是水。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述液体是水和防冻剂的混合物。

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